مجله آب و فاضلاب

مجله آب و فاضلاب

پایش میکروبی آب تأمینی، برج خنک‌کن خشک و تر نیروگاه شهید مفتح همدان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار شیمی، گروه پژوهشی شیمی و فرایند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه پژوهشی شیمی و فرایند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
10.22093/wwj.2026.596758.3574
چکیده
منشأ آب تأمینی نیروگاه شهید مفتح همدان پساب تصفیه‌خانه شهر همدان است، بنابراین بار میکروبی این نیروگاه در قیاس با سایر نیروگاه‌ها بسیار بالاتر است. همچنین شرایط این نیروگاه با توجه به داشتن برج خنک‌کن تر و برج خنک‌کن خشک و عملکرد تلفیقی این دو برج در فصل گرم، از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این نیروگاه محسوب می‌شود. بنابراین با توجه به در نظر گرفتن شرایط آب تأمینی و همچنین پیچیدگی سازوکار برج‌های خنک‌کن، پایش بار میکروبی برج‌های خنک‌کن تر و خشک این نیروگاه درجه اهمیت زیادی دارد. در این راستا و به‌منظور پایش بار میکروبی برج‌های خنک‌کن نیروگاه، آب تأمینی (پساب)، آب برج خنک‌کن خشک، آب برج خنک‌کن تر و آب دمین از نقطه‌نظر میکروبی، فیزیکوشیمیایی و شیمیایی مورد پایش قرار گرفت. در بحث آزمون‌های میکروبی آزمون‌های عمومی و اختصاصی میکروب‌های صنعتی انجام شد. همچنین پارامترهای هدایت، TDS، شوری و pH در راستای پایش فیزیکوشیمیایی سنجش شد. درنهایت یون‌های مسبب خوردگی، یون‌های محصول خوردگی، یون‌های رسوب‎گذار و یون‌های خوراک عوامل باکتریایی در راستای پایش شیمیایی موردسنجش قرار گرفت. مقدار سنجش تعداد کل باکتری‌ها برای آب برج تر به حدود CFU/mL 103 و برای آب برج خشک به حدودی کمتر از حد تشخیص روش می‌رسد که این میزانTBC متناظر با میزان هدایت آب برج خشک برابر µS/cm 15/1 و برج تر µS/cm 8400 است. همچنین مقدار SRB کمتر از حد تشخیص روش برای برج خشک به دلیل عدم حضور یون سولفات (خوراک SRB) در برج خشک و همچنین میزان SRB در حدود Moderate در برج تر با توجه به غلظت بالای سولفات ( ppm9/2137) در این نمونه قابل توجیه است. میزان NRB در برج تر و برج خشک ثابت و در حدود Moderate است و دلیل اصلی بالا بودن میزان NRB منشأ آب تأمینی با غلظت یون نیترات در حدود ppm 38 است. در این پژوهش میزان آلایندگی میکروبی آب ورودی یک نیروگاه با منشأ پساب شهری مورد پایش قرار گرفت. از سوی تأثیر عوامل میکروبی بر نرخ خوردگی و رسوب‌گذاری برج خنک‌کن خشک و تر نیروگاه ارزیابی شد. در ادامه با داشتن مؤلفه‌های میکروبی و عوامل تأثیرگذار شیمیایی و فیزیکوشیمیایی مؤثر بر مؤلفه‌های میکروبی، راهکارهای اصلاحی به شرح ذیل انجام فرایندهای بهینه‌سازی دوز زیست‌کش اکسنده، کاربرد زیست‌کش آلی، به‌کارگیری روش اسمز معکوس (از روش‌های کلیدی و پایه‌ای برای کاهش املاح آب)، به‌کارگیری رزین انتخاب‌گزین مبادله‌کننده یون نیترات در مراحل تصفیه‌خانه و استفاده از بازدارنده‌های خوردگی آهن برای کاهش بار میکروبی و بهبود عملکرد برج‌های خنک‌کن تر و خشک توصیه می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Microbial Monitoring of Supplied Water, Wet and Dry Cooling Tower Water of Hamedan Shahid Mofatteh Power Plant

نویسندگان English

Ali Akbar Asgharinezhad 1
Majid Ghahraman Afshar 1
Hossein Ghaseminejad 2
Mohsen Esmaeilpour 1
Abbas Yousefpour 1
1 Assist. Prof. in Chemistry, Dept. of Chemistry and Process Research, Niroo Research Institute (NRI), Tehran, Iran
2 MSc., Graduate Dept. of Chemistry and Process Research, Niroo Research Institute (NRI), Tehran, Iran
چکیده English

The supplied water of the Shahid Mofatteh power plant is provided from the wastewater treatment plant of Hamedan. As a consequence, the microbial contamination of this power plant is significantly higher than the other power plants. Furthermore, the Mofatteh power plant is distinguished by its use of both wet and dry cooling towers which operate in a combined mode during the hot season. Based on the nature of the supplied water and the complex mechanics of the cooling towers, monitoring the microbial parameters in both wet and dry cooling tower is of critical importance. To monitor the microbial parameters of the power plant, supplied water (wastewater), dry cooling tower water, wet cooling tower water were analyzed for microbial, physicochemical, and chemical characteristics. Regarding the microbial analysis, both general and specific tests TDS for industrial microorganisms were conducted in this research. Physicochemical monitoring involved measuring conductivity, Total Dissolved Solids, salinity and pH is performed as well. Finally, chemical monitoring included the analysis of ions associated with corrosion (both causative and product ions), scale-forming ions and ions that serve as nutrients for bacterial growth were carried out. The total bacterial count value reaches approximately to 10³ CFU/ml for the wet cooling tower and it reaches near zero for dry cooling tower. These TBC levels correspond to water conductivity of 1.15 µS/cm for the dry cooling tower and 8400 µS/cm for the wet cooling tower. The SRB level of zero in the dry cooling tower is attributable to the absence of sulfate ions (the nutrient source for SRB), whereas the "Moderate" SRB level in the wet cooling tower is consistent with the high sulfate concentration (2137.9 ppm). NRB levels remain constant at a "Moderate" range in both the wet and dry cooling towers and the primary reason for the elevated NRB levels is the source water, which contains a nitrate ion concentration of approximately 38 ppm. Operational strategies specifically optimizing oxidizing biocide dosages, applying organic biocides, utilizing reverse osmosis, employing nitrate-selective ion-exchange resins during treatment and using iron corrosion inhibitors are recommended to reduce microbial contamination and enhance the performance of wet and dry cooling towers.

کلیدواژه‌ها English

Thermal Power Plant
Wet Cooling Tower
Dry Cooling Tower
Sulfate-Reducing Bacteria
Nitrate-Reducing Bacteria.
Afshari, F. and Dehghanpour, H., 2019. A review study on cooling towers; types, performance and application. ALKU Journal of Science, 1-10. [Link]
Alzahmi, A., Alswat, M., El-Askary, W. A. and Ramzy, K., 2024. Harvesting waste-heat energy of shell and tube heat exchanger used for desalination purposes using thermoelectric power generation modules: numerical studies. International Communications in Heat and Mass Transfer, 156, 107569. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.107569.
Arora, M., 2013. Cell culture media: a review. Materials and Methods, 3, 175. https://doi.org/10.13070/mm.en.3.175.
Asgari, G., Khazaei, M., Seidmohammad, A., Mansoorizadeh, M. and Talebi, S., 2023. Reclamation of treated municipal wastewater in cooling towers of thermal power plants: determination of the wastewater quality index. Water Resources and Industry, 29, 100207. https://doi.org/10.1016/j.wri.2023.100207.
Batelić, J., Špada, V., Kršulja, M. and Martinez, S., 2023. Thermal-power-plant condenser-tube corrosion analysis. Materials and Technology, 57, 317-323. https://doi.org/10.17222/mit.2023.747.
Bonilla, J., De La Calle, A., Rodríguez-García, M. M., Roca, L. and Valenzuela, L., 2017. Study on shell-and-tube heat exchanger models with different degree of complexity for process simulation and control design. Applied Thermal Engineering, 124, 1425-1440. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.06.129.
Carducci, A., Verani, M. and Battistini, R., 2010. Legionella in industrial cooling towers: monitoring and control strategies. Letters in Applied Microbiology, 50, 24-29. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2009.02750.x.
Deziani, M., Rahmani, K., Roudaki, S. M. and Kordloo, M., 2017. Feasibility study for reduce water evaporative loss in a power plant cooling tower by using air to air heat exchanger with auxiliary Fan. Desalination, 406, 119-124. https://doi.org/10.1016/j.desal.2015.12.007.
Dos Santos, V. L., Veiga, A. A., Mendonça, R. S., Alves, A. L., Pagnin, S. and Santiago, V. M., 2015. Reuse of refinery’s tertiary-treated wastewater in cooling towers: microbiological monitoring. Environmental Science and Pollution Research, 22, 2945-2955. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3555-7.
Ghahraman Afshar, M., Azimi, M., Habibi, N., Masihi, H. and Esmaeilpour, M., 2023a. Batch and continuous bleaching regimen in the cooling tower of Montazer Ghaem power plant. Journal of Hazardous Materials Advances, 11, 100339. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2023.100339.
Ghahraman Afshar, M., Esmaeilpour, M. and Ghaseminejad, H., 2024. Microbial corrosion affected by environmental factors in cooling tower of Bandar Abbas power plant. Journal of Environmental Studies, 49, 389-400. (In Persian). https://doi.org/10.22059/JES.2023.356713.1008395.
Ghahraman Afshar, M., Esmaeilpour, M. and Namaki Shooshtari, N., 2023b. Microbial corrosion in cooling tower of Ramin power plant: determination and corrective solution. Journal of Water and Wastewater, 34(4), 97-108. (In Persian). https://doi.org/10.22093/wwj.2023.387017.3327.
Gould, P. L. and Krätzig, W. B., 1999. Cooling Tower Structures. In Wai-Fah, C., Ed. Structural Engineering Handbook. CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, United States. pp. 14-47. [Link]
Kumar, N., Tripathi, K. and Srivastava, Y., 2025. Composition, Optimization, and Preparation of Culture Media for Microbiological and Biotechnological Applications. In Tripathi, K., Srivastava, Y. and Kumar, N., Eds., Biotechnology Lab Techniques: Culture Media, Microscopy, and Microbial Analysis. Deep Science Publishing. 19-35. https://doi.org/10.70593/978-93-49307-52-0_3.
Lister, D., 1980. Corrosion products in power generating systems. Atomic energy of Canada Ltd., Chalk River, Ontario. Chalk River Nuclear Labs. International Conference on the Fouling of Heat Transfer Equipment, Troy, New York, USA. [Link]
Marzouk, S., Abou Al-SooD, M., El-Said, E. M., Younes, M. and El-Fakharany, M. K., 2023. A comprehensive review of methods of heat transfer enhancement in shell and tube heat exchangers. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 148, 7539-7578. https://doi.org/10.1007/s10973-023-12265-3.
Nazari, S., Ghahraman Afshar, M. and Harzandi, N., 2026. Minoo industrial wastewater treatment plant: introduction, process review, chemical monitoring, physicochemical monitoring and microbial characteristics monitoring. Desalination and Water Treatment, 325, 101656. https://doi.org/10.1016/j.dwt.2026.101656.
Pakshir, M., Nazarboland, A. A. and Ahmadi, A. R., 2002. Investigation of problems caused by microorganisms in cooling towers. Journal of Water and Wastewater, 13(1), 42-48. (In Persian). [Link]
Poon, C., 2022. Measuring the density and viscosity of culture media for optimized computational fluid dynamics analysis of in vitro devices. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 126, 105024. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2021.105024.
Rahmani, K., 2017. Reducing water consumption by increasing the cycles of concentration and considerations of corrosion and scaling in a cooling system. Applied Thermal Engineering, 114, 849-856. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.12.075.
Sylvestre, É., Charron, D., Lefebvre, X., Bedard, E. and Prévost, M., 2025. Leveraging regulatory monitoring data for quantitative microbial risk assessment of Legionella pneumophila in cooling towers. Science of The Total Environment, 975, 179293. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.179293.
Tork, A., Azmi, A. and Moradi, O. A., 2022. Evaluation of the effects of Shahid Mofateh power plant on Hamedan on the surrounding villages. Journal of Rural Research, 13, 122-139. (In Persian). https://doi.org/10.22059/jrur.2022.331422.1681.
Yamaguchi, N., Tokunaga, Y., Goto, S., Fujii, Y., Banno, F. and Edagawa, A., 2017. Rapid on-site monitoring of Legionella pneumophila in cooling tower water using a portable microfluidic system. Scientific Reports, 7, 3092. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03293-9.